昆虫翅膀 功能神奇

忠东

昆虫种类繁多、形态各异。随为无脊椎动物中唯一-有翅膀的动物，尽管飞行主要依靠胸部在横截面的形变而不是翅膀本身，但是其构造仍隐藏着许多秘密。除了飞行，翅膀还能起到保护虫卵、伪装、警告对手和吸引异性等作用。

飞行利器

昆虫王国有不少飞行高手，蜻蜒更是其中的佼佼者。它虽然与蜜蜂和蝉一样有着两双翅膀，但是飞行能力更加出色。因为蜜蜂和蝉在飞行时翅膀是全部一起振动的，而蜻蜒的翅膀是分别振动的。由于翅膀的平均振动次数少于其他昆虫，所以飞行速度提高了不少。比如蜜蜂可以在1秒钟内飞行4.5米，振动250次翅膀，苍蝇在1秒钟内飞行4米，振动100次翅膀，而蜻蜒只需要在1秒钟内振动38次，就能够飞到9米远的地方。

蜻蜓的翅膀僵硬而且纹理很多，这种特征其实代表了早期的翅膀类型。翅膀最初是作为昆虫身体的突出物用于保持滑行时身体的稳定性，为这些突出物提供营养的循环系统最终变成了现在翅膀上的纹理。力学研究发现，虽然蜻蜓的翅膀相对较为原始，质薄而轻，质量只有0.005克，但是得益于有翅结和翅痣两个特殊结构，它追赶昆虫的速度可以超过每秒9米。

蜻蜒有不少飞行绝技。它可以通过振动翅膀产生局部不稳定气流，并利用气流产生的涡流来使自己上升。它们能翱翔，在飞行中常常轮流振动前翅和后翅，突然又伸直双翼滑翔飞行，偶尔也只振动前面的双翼，而将后面的一对翅膀平静地伸展着。蜻蜒不但能向前飞行，而且可作反向后退飞行，还能振动翅膀悬停在空中，甚至在捕杀猎物时，它们还可以作短距离的垂直飞行。此外，蜻蜒的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打，科学家据此结构研制成功了直升机。

蜻蜓的翅膀之所以能够支撑它们进行高速飞行，在于每一片翅膀前缘上方都有一块加厚的深色角质层——翅痣，能够让身体加重，消除颤振，飞行的时候不至于太飘。如果去掉翅痣，蜻蜒虽说不会丧失飞行能力，却会影响翅膀振动的正确性，使它们变成“醉汉”，摇摇晃晃，飘来荡去。气动弹性力学中的颤振现象会使高速飞行中的飞机机翼断裂，造成机毁人亡。科学家从蜻蜓那里得到了启示，仿照翅痣，在飞机机翼尽端的前缘部位设计了加厚部分，焊上铅重锤，于是战胜颤振，保证快速飞行的安全，解决了困扰飞行事业的一道難题。

善于平衡

苍蝇只用一对前翅飞行，一对后翅已退化成哑铃状的平衡棒。这对小棒能使它们飞行时保持身体平衡并随时纠正航向，不至于在原地兜圈子。研究人员用仪器测量到平衡棒的振动频率跟前翅一样，但方向相反，苍蝇在水平飞行的时候，平衡棒起稳定和平衡的作用。如果航向偏离，平衡棒振动平面的变化就被它的感受器所感知，并由神经传到脑部。脑部分析了这个偏离的信号后，就向一定部位的肌肉组织发出“命令”，立即纠正航向。

苍蝇飞行时翅膀每秒振动上百次，有利于平衡棒产生某种奇妙的陀螺效应，从而使身体保持平衡。平衡棒能够感知空气中微小振动，使得苍蝇能够迅速做出反应，躲避敌害。我们打苍蝇之所以经常失败，是因为我们一动就会带动空气气流，苍蝇马上发觉。

根据苍蝇的导航原理，科学家成功研究出了一种新型的“振动陀螺仪”，装在飞机、舰艇、火箭等大型机器上。它的主要部件像把音叉，是通过一根中柱固定在基座上的，装在音叉两臂四周的电磁铁使音叉产生固定振幅和频率的振动。如果机器偏离航向，音叉基座和中柱会发生旋转，中柱的弹性就会将这一振动波转变成一定频率的电信号波，传送到转向舵的接收器上。这样一来，航向就会被立刻纠正过来，避免失衡及翻滚之类的危险发生。在此基础上，一种高效能的“蝇式飞机”诞生了。

巧妙伪装

蝴蝶翅膀就像飞机的两翼，可以利用气流向前飞进。翅膀图案丰富多彩，但这不仅仅是让人欣赏的，还能用来隐藏、伪装和吸引配偶。

猫头鹰蝶是一种常见的大型蝶类，之所以如此命名，源于其翅膀上的图案。下层两侧翅膀上巨大的眼状斑纹酷似猫头鹰的脸，会让捕食者误认为正有一双大眼睛在凶狠地瞪着自己。这是猫头鹰蝶高超的拟态本领，这种神态会令其他动物不由得产生畏惧心理，逃之夭夭。现在也有生物学家认为，这可能是作为诱饵让捕食者袭击它们的翅膀而不是易受伤的身体。

中美洲的巴拿马到墨西哥之间生活着一种小巧玲珑的透翅蝶。它们的翅膀薄膜没有色彩也没有鳞片覆盖，翅脉间的组织是透明的，看上去像玻璃一样，因此得名。这是透翅蝶的“隐身术”，透明度有助于它们轻易地逃离捕食者的视线，“消失”在森林里。

拟态是指某些动物在形状、色泽、斑纹等外表特征上与其他生物或非生物相似的现象。它是自然界生物的一种适应现象，是长期自然选择的结果，因此它对生物的生存有着十分重要的意义。猫头鹰蝶是一个例子，还有透翅蝶，其翅膀上黄黑相间的条带使它看上去像胡蜂，不容易被天敌发现、捕捉，是生物适应环境以利生存的一种行为。

科学调温

几亿年来，昆虫成功渗透到地球的每个角落。它们的奇妙之处在于形态、行为和适应性有着惊人的多样性。为了产生飞行所需的所有能量，昆虫必须拥有快速代谢率，这些反应在控制翅膀的肌肉中产生能量，也形成大量的热量。昆虫降温的一种方式就是飞行，飞行增加了血淋巴循环。血淋巴是昆虫体内的一种液体，类似于人体血液，它将热量散发至全身各处，来自昆虫胸部的热量（翅膀所在的位置）被传递至腹部，腹部的热量通过蒸发逐渐流失。

这样，昆虫腹部就像一个散热器，冷的时候可以“储存”热量，太热的时候就像一个热量分配器。

昆虫在寒冷的条件下会消耗热量，但是低温也不利于飞行，因为在低温条件下，飞行所需的新陈代谢反应不够快。为了克服这一点，昆虫会进行一些“热身运动”，比如用力地前后拍打翅膀。该行为类似于颤抖，目的是在不飞行时产生取暖的热量。如果身体暖和了准备起飞时，它们会在起飞前几分钟将“引擎”加速。